新型正交波纹板 (OWT) 流体力学性能 CFD 模拟及实验研

究

导师：孙永利 学生：王华金

汇报内容 选题依据及意义 国内外研究动态 课题研究内容 课题进度安排 已完成工作

选题依据及意义 题目来源：与 SEI 合作开发新型塔板 塔板结构： OWT-Orthogonal Wave Type 函数式 : 1

(sin( ) sin( ))2

z h x y

选题依据及意义开发依据：高效率、大通量、宽弹性、低压降塔板特点： 穿流、自冲洗 , 抗堵（可用于急冷油塔） 开孔面积大 高通量（比普通塔板高 30-50% ，满足扩能需要）开发用途 : 用于有结垢的物料、 特别适用于扩能 开发意义： 板式塔作为重要的传质设备之一，在各种分离过程中应用广泛， 开发

新型的传质效率高、压降低、通量大的塔板，对于改善分离效果、提高产品质量、降低装置能耗具有重要的意义。

本课题研究目的：运用 CFD 软件，建立合适的模型方法对波纹筛板流体力学性能进行研究，并结合实验研究，以期为新型正交波纹板的设计提供参考依据

国内外研究动态 塔板的开发研究主要有两个侧重点 , 一是针对提高效率 , 一是

针对某些特定要求 , 如满足低压降、大通量等。

板型的设计特点均表现在强化鼓泡面积和入口面积两方面。其目的都是为了增大处理量 , 而又无需对塔作大的改动。

鼓泡面积的强化 , 主要是采用微型的特殊固定阀和浮动阀件。这些小阀件的塔板可以提高传统塔板的气相负荷能力达30% 。

入口面积的强化 , 是充分利用了降液管底下的面积 , 增加了气相的处理能力。与传统塔相比 , 这些塔板可增加处理能力达25%, 并能保持原有的效率和弹性。

课题研究内容 产品定型 拟定： 1# L50mmH12.5 mm

2# L50mmH25mm

d ： 6 、 8 、 10mm

3# L75mmH20mm

4# L75mmH40mm

d ： 6 、 8 、 10 、 12.5 、 5mm

平板： Φ 15%~35% OWT ： Φ 15%~35%

课题研究内容 CFD 模拟 1. 对以上四种型号的塔板，模拟其在不同的汽液负荷下的流体

力学性能，得到完整曲线或者回归公式。 2. 干、湿板压降，清液层、泡沫层高度、载点气速、泛点气速。 实验研究 利用开发区 600mm 有机玻璃塔对以上四种塔板的流体力学性

能进行实验研究，得到完整曲线或者回归公式。将模拟结果与实验结果进行比较。

空塔气速： 0.5~3.0 m/s 喷淋密度： 15~35 kg/m3/m2

进度安排 2013.9-2013.12 ：文献调研，完成塔板定型

及加工，同时开始 CFD 模拟。

2013.12-2014.5 ：完成塔板 CFD 模拟及冷模实验

2014.5-2014.9 ：数据整理分析及论文撰写

2014.9-2015.5 ：大论文撰写及答辩

已完成工作 模型建立

已完成工作干板压降

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

20

40

60

80

100

120

波纹板1#2#

空塔气速 /(m/s)

干板

压降

/(P

a) d6t12 Φ=0.282

d10t18 Φ=0.300

d10t18 Φ=0.354

d10t18 Φ=0.303

已完成工作 两相模拟（瞬态） 1# d10t18 Φ=0.3 喷淋密度： 14 m3/(m2.s-1) 空塔气速：

1.675 m/s压降 161.8 [Pa]

已完成工作 两相模拟（瞬态） 速度分布

已完成工作 两相模拟（瞬态） 液相分布

已完成工作 塔板加工 由于金属板加工困难，准备先加工有机玻璃板，已经联系

到北京厂家，正在开模、打样。

谢谢各位老师的聆听指导 !